DE10236619A1 - Toroidal regulating device for toroidal gearbox ratio, particularly for motor vehicle, has single-loop control loop with regulator with differential elements in addition to proportional element - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft insbesondere eine Toroidregelvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention particularly relates a toroidal control device according to the preamble of claim 1.
Aus der
Der Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe zugrunde, eine Toroidregelvorrichtung bereitzustellen, die bei einem insgesamt geringen konstruktiven Aufwand ein besonders stabiles Regelverhalten mit einer kurzen Einregelzeit ermöglicht. Sie wird gemäß der Erfindung durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und Nebenansprüchen.The invention is particularly the object of the invention to provide a Toroidregelvorrichtung, the at a low total design effort a particularly stable control behavior with a short settling time allows. It is according to the invention solved by the features of claim 1. Further embodiments emerge from the dependent claims and ancillary claims.
Die Erfindung geht aus von einer Toroidregelvorrichtung zur Regelung eines Übersetzungsverhältnisses eines Toroidgetriebes, insbesondere eines Kraftfahrzeugs.The invention is based on a Toroidal control device for controlling a transmission ratio a toroidal transmission, in particular a motor vehicle.
Es wird vorgeschlagen, daß die Toroidregelvorrichtung einen einschleifigen Regelkreis mit einem Regler aufweist, der neben einem Proportionalglied wenigstens ein Differenzialglied besitzt. Mit Hilfe des D-Anteils können Polstellen, d.h. Nullstellen eines eine Regelstrecke beschreibenden Nennerpolynoms kompensiert werden. Unter Verwendung einer geringen Zeitkonstante T1 kann eine zusätzliche Polstelle in der linken Halbebene einer durch eine Imaginärachse und eine Realachse aufgespannten Ebene mit großem Abstand zur Imaginärachse plaziert werden. Es kann eine schnelle und besonders stabile Regelung erreicht werden. Ferner kann eine Vorhaltezeit Tv des Reglers frei gewählt werden, um die Regeleigenschaften positiv zu beeinflussen. Ein zweites Rückmeldesystem bzw. eine zweite Regelschleife mit einem zweiten Regler kann vorteilhaft vermieden werden. Mit einem einzelnen Regler kann vorteilhaft bei einem Toroidgetriebe, insbesondere bei einem Volltoroidgetriebe, ein Castor-Winkel, d.h. ein Winkel zwischen einer Zwischenrollerhalterung bzw. einem Stellkolben eines Zwischenrollers und Zentralwellen des Toroidgetriebes, gleich Null gesetzt und dennoch eine stabile und schnelle Regelung erreicht werden. Kann der Castor-Winkel gleich Null gesetzt bzw. der Stellkolben des Zwischenrollers senkrecht zu den Zentralwellen des Toroidgetriebes ausgeführt werden, können insbesondere konstruktiver Aufwand und Bauraum eingespart werden. Bei einem Castor-Winkel gleich Null ist im Vergleich zu einem Castor-Winkel ungleich Null nur in einer Stellung keine Schwenkung des Zwischenrollers erreichbar, wodurch ein kleiner Hub des Stellkolbens erreicht und Energie eingespart werden kann.It is proposed that the toroidal control device has a single-loop control loop with a controller which has at least one differential element in addition to a proportional element. Poles, ie zeros of a denominator polynomial describing a controlled system, can be compensated with the aid of the D component. Using a small time constant T1, an additional pole in the left half plane of a plane spanned by an imaginary axis and a real axis can be placed at a large distance from the imaginary axis. It can be achieved a fast and very stable control. Furthermore, a derivative time T v of the controller can be chosen freely in order to positively influence the control properties. A second feedback system or a second control loop with a second controller can be advantageously avoided. With a single regulator can advantageously in a Toroidgetriebe, especially in a Volltoroidgetriebe, a Castor angle, ie set an angle between a Zwischenrollerhalterung or an actuating piston of a Zwischenrollers and central shafts of the Toroidgetriebes equal to zero and yet a stable and fast control can be achieved. If the Castor angle can be set equal to zero or the adjusting piston of the intermediate roller can be made perpendicular to the central shafts of the toroidal transmission, in particular constructive effort and installation space can be saved. At a Castor angle equal to zero, compared to a non-zero Castor angle, no pivoting of the intermediate roller can be achieved in only one position, whereby a small stroke of the actuating piston can be achieved and energy can be saved.
Zur Ermittlung der Regelgröße können verschiedene, dem Fachmann als sinnvoll erscheinende Zustandsgrößen sensorisch erfaßt werden, die übersetzungsabhängiger und/oder drehmomentabhängiger Natur sein können, wie beispielsweise eine Drehzahlübersetzung, einzelne Drehzahlen, ein Schwenkwinkel, eine Übersetzungsänderung, eine Drehbeschleunigung, eine Schwenkwinkelgeschwindigkeit, eine Stellgeschwindigkeit, ein oder mehrere Drehmomentwerte, eine Stellkolbenkraft, eine Druckdifferenz, eine Druckänderung und/oder eine Druckdifferenzänderung usw.To determine the controlled variable, various sensible to the person skilled in the art as meaningful state variables detected become more translation dependent and / or torque-dependent Can be nature such as a speed ratio, individual speeds, a swivel angle, a ratio change, a spin, a swivel angular velocity, an actuating velocity or more torque values, a control piston force, a pressure difference, a pressure change and / or a pressure difference change etc.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß der Regler wenigstens ein Integralglied aufweist, wodurch stationäre Regelabweichungen zumindest weitgehend vermieden werden können. Es können grundsätzlich zwei Polstellen kompensiert werden. Um eine besonders hohe Stabilität zu erreichen, ist vorteilhaft eine Nachlaufzeit des Integralglieds größer als eine Verzögerungszeit des Reglers, und zwar ist die Nachlaufzeit mindestens um den Faktor 5, vorteilhaft um den Faktor 10, größer als die Verzögerungszeit des Reglers. Es kann vorteilhaft eine Dämpfung größer als eins erreicht werden.In a further embodiment of the Invention is proposed that the controller at least one Integral member has, whereby stationary control deviations at least can be largely avoided. It can in principle two poles are compensated. To achieve a particularly high stability, is advantageous a lag time of the integral term greater than a delay time of the controller, and indeed the follow-up time is at least a factor 5, advantageously by a factor of 10, greater than the delay time of the regulator. It can be advantageously achieved an attenuation greater than one.
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.Further advantages arise the following description of the drawing. In the drawing are exemplary embodiments represented the invention. The description and the claims contain numerous features in combination. The skilled person will become the characteristics expediently also consider individually and to meaningful further combinations sum up.
Es zeigt:It shows:
Erfindungsgemäß besitzt die Toroidregelvorrichtung
einen einschleifigen Regelkreis mit einem Regler R1,
der neben einem Proportionalglied PG ein Differentialglied DG aufweist
(
Die Erfindung geht von folgenden Erkenntnissen aus.The invention is based on the following Findings.
Für die Wahl und Auslegung eines geeigneten Reglers ist es günstig ein mathematisches Gesamtmodell zu verwenden, das einzelne Elemente des Volltoroidgetriebes in Form von Übertragungsfunktionen G abbildet. Die Betrachtungen erfolgen dabei im Bildbereich in Abhängigkeit der Laplace-Variablen s.For the choice and design of a suitable regulator, it is favorable to use mathematical whole model, the individual elements the Volltoroidgetriebes in the form of transfer functions G maps. The considerations are made in the image area depending on the Laplace variable s.
Ziel ist die Generierung einer analytischen
Gesamtübertragungsfunktion
G möglichst
geringer Ordnung bei hinreichender Genauigkeit. Eine sich ergebende
Regelstrecke RS wird in einzelne Teilregelstrecken RSa,
RSb, RSc aufgeteilt,
da für
den Aufbau verschiedener Regelungen einzelne Übertragungsglieder zwischen vorliegenden
Zustandsgrößen bekannt
sein müssen.
In einem ersten Schritt soll ein dynamisches Verhalten der hydraulischen
Regelstrecke RSa mittels einer ersten Übertragungsfunktion
GS1(s) dargestellt werden. Im zweiten Schritt
erfolgt die Beschreibung einer Übertragungsfunktion
GS2(s) der mechanischen Regelstrecke RSb,
bei der es den Einfluß des
Castor-Winkels γ zu berücksichtigen
gilt. Die Schnittstelle bildet ein Stellkolben der Kolben-Zylindereinheit
Hinsichtlich der Nomenklatur wird auf in der Regelungstechnik übliche Begriffe zurückgegriffen. Größen, die sich auf den Regler R1 beziehen, werden mit R, die sich auf die Regelstrecke RS beziehen, werden mit S indiziert.With regard to nomenclature, use is made of terms customary in control engineering. Quantities relating to the controller R 1 are indicated by S, which refer to the controlled system RS.
Für die Regelstrecke RSa sind insbesondere die Eigenschaften eines verwendeten Steuerventils maßgebend. Besitzt dieses beispielsweise einen eng tolerierten, lagegeregelten Regelschieber ohne Überdeckung von Steuerkanten, so weist die Volumenstrom-Kennlinie in Abhängigkeit der Stellgröße y einen nahezu linearen Verlauf auf. Unter Vernachlässigung der Dynamik des Regelschiebers sowie von Ansprechzeiten ergibt sich damit ein proportionales Übertragungsverhalten. Wird ferner von einem System ohne Leckage ausgegangen, so besteht infolge der Kontinuitätsgleichung wiederum ein proportionaler Zusammenhang zwischen Volumenstrom und translatorischer Geschwindigkeit des Stellkolbens. Dessen Lage läßt sich mittels Integration ermitteln. Die Übertragungsfunktion GS1(s) entspricht damit einem reinen Integralglied.For the controlled system RS a in particular the properties of a control valve used are authoritative. For example, if this has a tightly tolerated, position-controlled control slide without overlapping of control edges, then the volume flow characteristic curve has a virtually linear course as a function of the manipulated variable y. Neglecting the dynamics of the control slide and response times, this results in a proportional transmission behavior. Furthermore, if a system without leakage is assumed, there will again be a proportional relationship between the volume flow and the translatory speed of the actuating piston as a result of the equation of continuity. Its location can be determined by integration. The transfer function G S1 (s) thus corresponds to a pure integral term.
Die hydraulische Verstärkung KS1 in Gleichung (1) wird durch einen Nennvolumenstrom
QN, einen Nenndruckabfall ΔpN, einen tatsächlichen Druckabfall Δp an der
Steuerkante des Steuerventils sowie durch eine Kolbenfläche AK des Stellkolbens und eine maximale Stellgröße ymax bestimmt: Als weitere Zustandsgröße des Zwischenrollers
Deshalb wird im nächsten Schritt eine Linearisierung um einen Arbeitspunkt λs = 0° durchgeführt. Für einen Castor-Winkel γ > 0° ergibt sich ein proportionales Übertragungsverhalten mit einer Verzögerung zweiter Ordnung, für einen Castor-Winkel γ = 0° ein integrierendes Verhalten mit einer Verzögerung erster Ordnung.Therefore, in the next step, a linearization is performed around an operating point λ s = 0 °. For a Castor angle γ> 0 °, a proportional transmission behavior results with a second-order delay, for a Castor angle γ = 0 ° an integrating behavior with a first-order delay.
Die Übertragungsfunktion GS2(s) läßt sich mit Hilfe der Gesetze für zusammengeschaltete Regelkreisglieder wie folgt bestimmen: The transfer function G S2 (s) can be determined using the laws for interconnected control loop elements as follows:
Im Folgenden wird vorausgesetzt,
daß sich
ein aktueller Reibwert stets im linearen Bereich einer Reibwert-Schlupf-Kurve befindet. Für einen
Proportionalitätsfaktor
zwischen Reibwert μ und
Schlupf s wird eine Variable mμ eingeführt. Ferner
sei die Drehdämpfung
ld4 des Zwischenrollers
Eine Zeitkonstante TS2 sowie
Verstärkungsfaktoren
KS2 und Kγ sind
definiert zu: (Index 1:
1: Toroidscheibe
2:
Toroidscheibe
3: Zwischenroller
mit
RTM: Toroidcenterkreisradius
R3: Radius des Zwischenrollers
I3: Trägheitsmoment
des Zwischenrollers
I4: Trägheitsmoment
der Führungsgabel/Kolbenstange
17 um die Schwenkachse des Zwischenrollers
fn: Normalkraft im Kontaktpunkt)A time constant T S2 and gain factors K S2 and K γ are defined as: (Index 1:
1: toroidal disc
2: toroidal disc
3: intermediate scooter
with RT M : Toroidcenterkreisradius
R 3 : radius of the intermediate roller
I 3 : Moment of inertia of the intermediate roller
I 4 : Moment of inertia of the guide fork / piston rod 17 about the pivot axis of the intermediate roller
f n : normal force at the contact point)
Für einen Castor-Winkel γ = 0° wird die Konstante Kγ zu null, vgl. Gleichung (7). Die Übertragungsfunktion GS2(s) der mechanischen Regelstrecke RSb erhält man aus der Gleichung (4) durch Erweiterung mit Kγ.For a Castor angle γ = 0 °, the constant K γ becomes zero, cf. Equation (7). The transfer function G S2 (s) of the mechanical controlled system RS b is obtained from the equation (4) by extension with K γ .
Abschließend wird hinsichtlich der Regelstrecke RSc der Zusammenhang zwischen dem Schwenkwinkel λ und der Drehzahlübersetzung i dargestellt. Unter Vernachlässigung des Schlupfes besteht folgende Beziehung: Finally, with regard to the controlled system RS c, the relationship between the swivel angle λ and the speed ratio i is shown. Neglecting the slip, the following relationship exists:
In einem Bereich ungefähr zwischen –10°–λ +10° liefert die Linearisierung um den Arbeitspunkt λ = 0° eine gute Übereinstimmung mit Gleichung (8). Da in der Praxis ein deutlich größerer Verstellbereich genutzt wird, ist eine Linearisierung um verschiedene Arbeitspunkte durchzuführen. Alternativ kann anhand einer analytischen Gleichung – beispielsweise der Umkehrfunktion von Gleichung (8) – oder einer Näherungsfunktion ein korrelierender Schwenkwinkel λ bestimmt und als Regelgröße herangezogen werden.In a range approximately between -10 ° -λ + 10 °, the linearization around the operating point gives λ = 0 ° a good match with equation (8). Since a significantly larger adjustment range is used in practice, a linearization is to be performed at different operating points. Alternatively, based on an analytical equation - for example, the inverse function of equation (8) - or an approximation function, a correlating swing angle λ can be determined and used as a controlled variable.
Das dynamische Verhalten der gesamten Regelstrecke RS kann nun näherungsweise durch einige wenige lineare Differentialgleichungen beschrieben werden.The dynamic behavior of the whole Controlled system RS can now be approximated described by a few linear differential equations become.
Das Verhalten der Regelstrecke Gs(s) ergibt sich aus dem Produkt der Teilstrecken RSa, RSb, RSc: The behavior of the controlled system G s (s) results from the product of the sections RS a , RS b , RS c :
Aus der Anschauung von Gleichung (11) kann abgeleitet werden, daß mit Hilfe des D-Anteils des PDT1-Reglers R1 eine von Null verschiedene Polstelle des offenen Regelkreises kompensiert werden kann. Der Regelkreis wird schneller, die Stabilität des Regelkreises verbessert. Ebenso ist es möglich, eine Vorhaltezeit TV des Reglers R1 frei zu wählen, um die Eigenschaften des geschlossenen Regelkreises positiv zu beeinflussen. Mittels einer Verzögerungszeit TR des Reglers R1 läßt sich die Lage einer Polstelle vorgeben und damit die Dynamik des Regelkreises gezielt beeinflussen.From the view of equation (11) it can be deduced that with the aid of the D-portion of the PDT 1 controller R 1 a non-zero pole of the open loop can be compensated. The control loop is faster, the stability of the control loop is improved. It is also possible to freely select a derivative time T V of the regulator R 1 in order to positively influence the properties of the closed control loop. By means of a delay time T R of the controller R 1 , the position of a pole can be specified and thus influence the dynamics of the control loop targeted.
Das Übertragungsverhalten des offenen Kreises ist definiert durch: The transmission behavior of the open circuit is defined by:
Es können vier verschiedene Fälle unterschieden werden:There are four different cases become:
Fall A: γ = 0, TR = 0Case A: γ = 0, T R = 0
Die Gleichung (12) reduziert sich auf: The equation (12) reduces to:
Eine Polstellenkompensation wird
durch Gleichsetzen der Vorhaltezeit TV des
Reglers R1 und der Verzögerungszeit TS2 der
Regelstrecke RS erreicht. Für
das Übertragungsverhalten
des offenen Regelkreises ergibt sich ein I2-Glied
(
Bleibt die Vorhaltezeit TV frei wählbar,
so sind zwei Fälle
zu unterscheiden. Zum einen besteht die Möglichkeit, die Vorhaltezeit
TV kleiner als die Zeitkonstante TS2 zu setzen. Beispielsweise anhand des Wurzelschwerpunkts zeigt sich, daß dieser
in der rechten Halbebene liegen wird, der Regelkreis somit instabil
wird (
Fall B: γ = 0, TR > 0Case B: γ = 0, T R > 0
Für TR > 0 lautet das Übertragungsverhalten wie folgt: For T R > 0, the transmission behavior is as follows:
Die Verzögerungszeit TR wird möglichst klein gehalten, so daß die Polstelle des geschlossenen Regelkreises negative, betragsmäßig möglichst große reelle Werte annimmt.The delay time T R is kept as small as possible, so that the pole of the closed loop adopts negative, as far as possible in terms of magnitude, real values.
Aufgrund der um drei höheren Anzahl von Polstellen gegenüber Nullstellen ergeben sich bei der Wurzelortskurve für Gleichung (15) die gleiche Anzahl von Asymptoten, die einen Winkel von 60°, 180° sowie 270° gegenüber der Realteil-Achse einnehmen.Due to the three higher number from poles opposite Zeros result at the root locus for equation (15) the same number of asymptotes, which have an angle of 60 °, 180 ° and 270 ° to the Take real part axis.
Bei einer Polstellenkompensation
besitzt die Übertragungsfunktion
Go(s) des offenen Regelkreises dieselbe
Struktur wie die ungeregelte Regelstrecke RS. Der von Null verschiedene
Pol wandert für
TR < TS2 in der komplexen s-Ebene nach links. Der
Austrittswinkel der Äste
aus der doppelten Nullstelle s1,2 ist zu
Wird wie in Fall A eine Vergrößerung von
der Vorhaltezeit TV durchgeführt, ergibt
sich für
0 < K < Kkrit ein
stabiles Verhalten. Je nach Größe von TV und TR ist eine
Dämpfung
D ≥ 1 realisierbar.
Fall C: γ > 0, TR = 0Case C: γ> 0, T R = 0
Die Gleichung (12) liefert: Equation (12) provides:
Die Asymptoten verlaufen parallel
zur Imaginärachse.
Der Wurzelschwerpunkt sW wird durch den
Castor-Winkel γ nicht
beeinflusst, es gilt weiterhin Gleichung (13). Bei TV > TS2 liegt
der Wurzelschwerpunkt sW wiederum in der
linken Halbebene, das System ist für alle Gesamtverstärkungen
K > 0 stabil. Im Falle
einer Polstellenkompensation besitzen Pol- und Nullstelle sowie
der Verzweigungspunkt der Wurzelortskurve denselben Wert (
Fall D: γ > 0, TR > 0Case D: γ> 0, T R > 0
Den Betrachtungen liegt das Übertragungsverhalten nach Gleichung (12) zugrunde. Es ergeben sich wie in Fall B drei Äste der Wurzelortskurve, die ins Unendliche verlaufen. Instabilität tritt für große Werte der Gesamtverstärkung K auf. Die Verzögerung TR > 0 bewirkt ferner gegenüber Fall C eine Verschiebung des Verzweigungspunkts in Richtung imaginärer Achse, die maximal mögliche Einregelzeit wird verringert. Damit ist die Zeitkonstante möglichst klein zu halten.The considerations are based on the transmission behavior according to equation (12). As in case B, there are three branches of the root locus that run to infinity. Instability occurs for large values of the overall gain K. The delay T R > 0 also causes a shift of the branch point in the direction of imaginary axis compared to case C, the maximum possible settling time is reduced. Thus, the time constant is to be kept as small as possible.
Abschließend wird ein Vergleich des
Führungsgrößenverhaltens
des Regelkreises mit dem Regler R1 bei unterschiedlichem
Castor-Winkel γ aufgezeigt.
Als Vergleichsbasis dient ein Regler mit identischer Zeitverzögerung TR und Verstärkung KR sowie
angepaßter
Vorhaltezeit TV. Unter Verwendung eines
Castor-Winkels γ ≠ 0 kann beim
Schwenkwinkel λ ein
idealer Verlauf erzielt werden, für γ = 0 ergibt sich ein ähnlich gutes
Verhalten (
Prinzipiell kann durch Erhöhung der Verzögerungszeit TR die stationäre Regelabweichung vermindert werden, der Regelkreis wird bei ansonsten identischer Auslegung schneller, die Vorhaltezeit TV ist anzupassen.In principle, by increasing the delay time T R, the stationary control deviation can be reduced, the control loop is faster with otherwise identical design, the lead time T V is adjusted.
Im wesentlichen gleichbleibende Bauteile sind grundsätzlich mit den gleichen Bezugszeichen beziffert.Substantially constant components are basically numbered with the same reference numerals.
Eine Fallunterscheidung zwischen TR = 0 und TR > 0 wird nicht mehr vorgenommen, die Effekte wurden bereits vorstehend unter Verwendung des Reglers R1 aufgezeigt.A case distinction between T R = 0 and T R > 0 is no longer made, the effects have already been shown above using the regulator R 1 .
Fall A: γ = 0Case A: γ = 0
Zunächst wird der vereinfachte Fall für Kγ = 0 betrachtet. Die Übertragungsfunktion GR(S) des offenen Regelkreises lautet: First, consider the simplified case for K γ = 0. The transfer function G R (S) of the open loop is:
Das System besitzt eine dreifache Nullstelle im Koordinatenursprung. Wird eine Polstellenkompensation mit einer Nachlaufzeit TN > 0 und einer Vorhaltezeit TV > 0 durchgeführt, besitzen zwei der drei Äste der Wurzelortskurve für K > 0 unabhängig von TR stets positive Real-Teile, das System ist instabil.The system has a threefold zero in the coordinate origin. If a pole-position compensation is performed with a follow-up time T N > 0 and a derivative time T V > 0, two of the three branches of the root locus for K> 0 always have positive real parts independently of T R , the system is unstable.
Für die Stabilität des Systems ist der Wurzelschwerpunkt möglichst weit in der linken Halbebene zu plazieren, die Zeitkonstanten TV und TN sind groß zu wählen, die Verzögerungszeit TR ist klein zu halten.For the stability of the system is the root focus as far as possible to place in the left half-plane, the time constants T V and T N are large to choose, the delay time T R is to be kept small.
Für
K > Kkrit ist
das System stabil, ferner ist eine Auslegung mit maximaler Regelkreisdynamik
sowie einer Dämpfung
von eins möglich
(
Für andere Sollwertänderungen zeigen sich zunächst Regelabweichungen, die infolge des geringen Integralen-Anteils nur sehr langsam ausgeregelt werden. Bei kleineren Sprunghöhen wird der neue Sollwert überschritten, bei größeren Sprunghöhen unterschritten. Durch Berücksichtigung der Sprunghöhe bei den Reglerparametern ist eine Eliminierung des Einflusses möglich.For other setpoint changes show up first Deviations due to the low integral part only be corrected very slowly. At smaller jump heights will the new setpoint exceeded, fell below at higher jump heights. By consideration the jump height with the controller parameters an elimination of the influence is possible.
Fall B: γ > 0Case B: γ> 0
Nach Gleichung (20) lassen sich theoretisch zwei von null verschiedene Polstellen mit Hilfe der beiden Zählernullstellen des Reglers R2 kompensieren. Wird dieses Verfahren in entsprechender Weise durchgeführt, so ergibt sich ein Übertragungsverhalten des offenen Regelkreises zu: According to equation (20) theoretically two non-zero poles can be compensated with the help of the two counter zeros of the regulator R 2 . If this procedure is carried out in a corresponding manner, the result is a transmission behavior of the open control loop to:
Wird hierfür wieder die zugehörige Wurzelortskurve bestimmt, wird deutlich, daß das System für K > 0 instabil ist. Unter Verwendung eines idealen PID-Reglers ohne Zeitverzögerung (T1R = 0) entfällt der linke Zweig der Wurzelortskurve, das System wird grenzstabil.If the associated root locus is determined again, it becomes clear that the system is unstable for K> 0. Using an ideal PID controller with no time delay (T 1R = 0) eliminates the left branch of the root locus, the system becomes borderline stable.
Als nächstes soll das Regelverhalten bei Verwendung eines PIDT1-Reglers nach Gleichung (17) untersucht werden, wobei nur eine Polstelle der Regelstrecke kompensiert wird. Next, the control behavior when using a PIDT 1 controller according to equation (17) will be examined, wherein only one pole of the controlled system is compensated.
Betrachtet man das Systemverhalten
unter Einsatz eines idealen PID-Reglers, so ergeben sich für die Wurzelortskurven
folgende Varianten TR = 0, TV < TS2,
TV = TS2, TV > TS2, TV >> TS2, (vgl .
Für
reale PID-Regler mit Verzögerung
erster Ordnung erhält,
das System eine weitere Polstelle, die anzustrebende Wurzelortskurve
entspricht der Darstellung in
Als letztes ist das allgemeine Systemverhalten
ohne Polstellenkompensation zu betrachten. Basierend auf den Erkenntnissen
von Fall A werden die beiden Nullstellen wiederum zwischen der größten, von
Null verschiedenen Polstelle und dem Ursprung plaziert. Die Wurzelortskurven
sind den in
Der integrierende Anteil führt wie bei einem PDT1-Regler für Variatoren bzw. Toroidgetrieben mit einem Castor-Winkel γ = 0 zu einem Überschwingen der Regelgröße.As with a PDT 1 controller for variators or toroidal transmissions with a Castor angle γ = 0, the integrating component leads to an overshoot of the controlled variable.
Auf Basis der vorstehenden Betrachtungen ergibt sich, daß unter Verwendung eines integralen Regleranteils bei Volltoroidgetrieben mit einem Castor-Winkel γ ungleich Null die Dynamik eines Volltoroidgetriebes mit einem Castor-Winkel gleich Null nachgebildet werden kann. Bei zwei kompensierten Polstellen ist das Übertragungsverhalten einem Regelkreis mit P-Regler, bei einer kompensierten Polstelle einem Regelkreis mit einem PDT1-Regler gleichzusetzen.On the basis of the above considerations, it follows that using an integral governor portion in solid toroidal transmissions with a Castor angle γ not equal to zero, the dynamics of a full toroidal transmission with a castor angle equal to zero can be modeled. In the case of two compensated poles, the transmission behavior is equivalent to a control loop with P-controller, and in the case of a compensated pole, a loop with a PDT 1 controller.
Von einer Polstellenkompensation ist im allgemeinen abzusehen, da Instabilität oder Grenzstabilität des Systems auftreten kann. Ferner läßt sich bei freier Wahl der Polstelle stets ein günstigeres Systemverhalten erzielen. Die Verzögerungszeit TR ist möglichst gering zu halten, da diese das Systemverhalten mit zunehmendem wert negativ beeinflußt. Die Dämpfung des Regelkreises wird verringert, je nach Regelkreis treten ab einem Grenzwert Schwingungen auf.From a Polstellenkompensation is generally foreseeable because instability or limit stability of the system can occur. Furthermore, a more favorable system behavior can always be achieved with free choice of the pole. The delay time T R is to be kept as low as possible, since this adversely affects the system behavior with increasing value. The damping of the control loop is reduced, depending on the control loop vibrations occur from a limit.
Für Toroidgetriebe mit einem Castor-Winkel γ > 15° ist ein P-Regler ausreichend. Bei geringerem Castor-Winkel γ sollte ein PDT1-Regler verwendet werden, der eine ausreichende Systemdämpfung elektronisch erzeugt. Bei Toroidgetrieben ohne Castor-Winkel γ zeigt ein PIDT1-Regler die besten Eigenschaften.For toroidal gears with a Castor angle γ> 15 °, a P-controller is sufficient. At lower Castor angle γ, a PDT 1 controller should be used, which generates sufficient system damping electronically. For toroidal gears without castor angle γ, a PIDT 1 controller shows the best features.
Abschließend wird noch ein Vergleich
des Führungsgrößenverhaltens
der beiden hervorgestellten Regelkreise mit dem Regler R1 bei einem Toroidgetriebe mit einem Castor-Winkel γ ≠ 0 bzw. mit
dem Regler R2 bei dem dargestellten Volltoroidgetriebe
ohne Castor-Winkel γ bzw.
mit einem Castor-Winkel γ =
0 gegeben.
- 1010
- Sensoreinheitsensor unit
- 1111
- Ventilblockmanifold
- 1212
- Toroidscheibetoroidal
- 1313
- Toroidscheibetoroidal
- 1414
- Zwischenrollerbetween Roller
- 1515
- Stelleinheitactuator
- 1616
- Kolben-ZylindereinheitPiston-cylinder unit
- 1717
- Kolbenstangepiston rod
- 1818
- Richtungdirection
- 1919
- Richtungdirection
- 2020
- Zentralwellecentral shaft
- 2121
- Zentralwellecentral shaft
- PGPG
- Proportionalgliedproportional element
- DGDG
- Differenzialglieddifferentiating element
- IGIG
- Integralgliedintegrating means
- TN T N
- NachlaufzeitFollow-up time
- T1R T 1R
- VerzögerungszeitDelay Time
- TV T V
- VorhaltezeitDerivative
- λλ
- Zustandsgrößestate variable
- WW
- Führungsgrößecommand variable
- γγ
- Castor-WinkelCastor angle
- GR1 G R1
- Übertragungsfunktiontransfer function
- GR2 G R2
- Übertragungsfunktiontransfer function
- GS G S
- Übertragungsfunktiontransfer function
- R1 R 1
- Reglerregulator
- R2 R 2
- Reglerregulator
- RSRS
- Regelstreckecontrolled system
- p1 p 1
- Druckpressure
- p2 p 2
- Druckpressure
Claims (6)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE2002136619 DE10236619A1 (en) | 2002-08-09 | 2002-08-09 | Toroidal regulating device for toroidal gearbox ratio, particularly for motor vehicle, has single-loop control loop with regulator with differential elements in addition to proportional element |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE2002136619 DE10236619A1 (en) | 2002-08-09 | 2002-08-09 | Toroidal regulating device for toroidal gearbox ratio, particularly for motor vehicle, has single-loop control loop with regulator with differential elements in addition to proportional element |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE10236619A1 true DE10236619A1 (en) | 2004-02-19 |
Family
ID=30469656
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE2002136619 Withdrawn DE10236619A1 (en) | 2002-08-09 | 2002-08-09 | Toroidal regulating device for toroidal gearbox ratio, particularly for motor vehicle, has single-loop control loop with regulator with differential elements in addition to proportional element |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE10236619A1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106842904A (en) * | 2017-03-08 | 2017-06-13 | 联合汽车电子有限公司 | The control system of automatic gear-box executing agency |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08326887A (en) * | 1995-06-05 | 1996-12-10 | Nissan Motor Co Ltd | Shift control device for continuously variable transmission |
| US5669849A (en) * | 1995-02-03 | 1997-09-23 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Apparatus for controlling concurrent releasing and engaging actions of frictional coupling devices for shifting vehicle automatic transmission |
| DE10005463C1 (en) * | 2000-02-08 | 2001-07-05 | Siemens Ag | Transmission ratio regulation method for continuously variable toroidal transmission |
-
2002
- 2002-08-09 DE DE2002136619 patent/DE10236619A1/en not_active Withdrawn
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5669849A (en) * | 1995-02-03 | 1997-09-23 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Apparatus for controlling concurrent releasing and engaging actions of frictional coupling devices for shifting vehicle automatic transmission |
| JPH08326887A (en) * | 1995-06-05 | 1996-12-10 | Nissan Motor Co Ltd | Shift control device for continuously variable transmission |
| DE10005463C1 (en) * | 2000-02-08 | 2001-07-05 | Siemens Ag | Transmission ratio regulation method for continuously variable toroidal transmission |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106842904A (en) * | 2017-03-08 | 2017-06-13 | 联合汽车电子有限公司 | The control system of automatic gear-box executing agency |
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